Abstract
本實驗是利用掃描穿隧電子顯微儀（Scanning TunnelingMicroscope，ＳＴＭ），分別在空氣中及真空中觀察由雷射剝鍍法所製備參雜硼的類鑽石（Diamond-like Carbon，ＤＬＣ）薄膜的表面形態，以及點對點的量測薄膜微觀局部區域（?50nm）的場發射特性，去瞭解薄膜表面形態和場發射行為的關係。我們觀察到類鑽石薄膜的表面形態是以一顆顆扁圓狀原子團堆疊在一起，原子團的大小約是 20?50nm ，高低差大約是3?4nm左右。我們可以利用掃描穿隧電流得到影像以及掃描樣品的場發射電流得到影像，比較這兩種影像結果，發現每個原子團都會有場發射行為，在空氣中所測得的場發射參數是：有效功函數是 0.2?2.0eV， 起始電場（Ｅt）大約是150?1000V/um ，電流密度(Ｊ)(在1330V/um電場下)大約是1500?5700A/cm2；在真空中所得的數據則是：有效功函數是0.2?2.0eV，起始電場在300?1600V/um，電流密度在1330V/um電場下大約是20?2000A/cm2 ，它們的差別，可能是由於空氣中樣品表面之水氣及鎢針尖的氧化所引起。而且這些值都比平面二極法測量的結果要大，這是由於平面二極法所得的是大範圍平均的結果，而我們的結果則是 單一原子團的場發射特性。此外，發現在Ｆ－Ｎ圖中，常觀察到有兩段直線區域，由此得到的有效功函數在高電場下比在低電場下所得的數值要來的大，對於這種現象我們可以用半導體場發射模型解釋之。